JPH05227194A - バッファ読出し方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 データが非同期に入力され、蓄積されたデー
タが順次、読み出される複数のバッファの使用効率を、
最低のデータ廃棄率で向上させる。 【構成】 バッファ11〜1nは、入力線21〜2nより入力さ
れるデータを蓄積する。スケジューラ33はバッファ11〜
1nのデータ量を検出する。通常の場合、すなわち、これ
らのバッファ11〜1nのうち蓄積データ量の最大値を示す
バッファについてこの最大値が所定の閾値以下のとき、
スケジューラ33は、バッファ読み出し回路31に複数のバ
ッファ11〜1nからその蓄積データを先に蓄積されたもの
から順に所定周期で所定量だけ出力線32に読み出す指示
を与える。しかし、蓄積データ量の最大値を示すバッフ
ァについてこの最大値が閾値を越えると、スケジューラ
33は、この最大値を示すバッファについてデータの読み
出し回数を増加する指示をバッファ読出し回路31に与え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非同期にデータが入力
されるバッファの読出し方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のバッファに非同期転送モード(A
TM) 交換機の出力バッファがある。ATM 交換機は、回線
がハードウエアの自己ルーティングスイッチに接続さ
れ、回線毎に出力バッファメモリ（バッファ）を有す
る。回線より非同期に到来するセルのデータは自己ルー
ティングスイッチに入力され、セルに含まれる宛先が読
み取られて、その宛先に対応する回線のバッファに出力
される。これらの複数のバッファからセルデータを読み
出す読出し回路は、複数のバッファにわたってそれらに
蓄積されたデータを所定の周期で所定の量だけ出回線に
読み出す。これにより、セル転送の遅延を少なくし、実
時間性のあるATM 通信が行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ATM 通
信では情報の発生は間欠的すなわちバースト状であるこ
とが多く、多数のセルが連続して転送されるバーストな
トラフィックが発生したり、また、セルの転送が少なく
なる状態がランダムに発生することがしばしばある。し
たがって、システムのこれら複数のバッファのうちに
は、多量のデータが蓄積されるものや、まったく空きの
ものも生じることがある。従来のバッファ読出し回路
は、データの実際の蓄積数に関係なく複数のバッファを
一定周期で均等な読出し機会を与えるように読み出す構
成をとっていた。したがって、バーストなデータの到来
が頻発したバッファでは、バッファ容量を越えた分のデ
ータが廃棄され、一方、空きバッファも存在するという
状態が起こり得る。このような点で従来のバッファ読出
し方式は、バッファの使用効率が悪く、データの廃棄が
起こり易いという欠点があった。

【０００４】本発明はこのような従来技術の欠点を解消
し、複数のバッファの間における実際の蓄積データ量の
不均衡に基づくバッファの使用効率の低下を、最低のデ
ータ廃棄率で最小化する優れたバッファ読出し方式を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の記憶手
段に蓄積されたデータ量を検出し、それに応じて記憶手
段の読出しスケジュールを変更することによりこの目的
を達成する。

【０００６】本発明によるバッファ読出し方式は、非同
期に入力されるデータを記憶する複数の記憶手段と、複
数の記憶手段のそれぞれに記憶されているデータの量を
検出するデータ量検出手段と、検出したデータ量の最大
値を求める最大値検出手段と、複数の記憶手段のそれぞ
れからそれに記憶されているデータを所定のスケジュー
ルで先に記憶されたデータから順に所定量ずつ読み出す
データ読出し手段と、読出し手段を制御し、複数の記憶
手段のうち最大値が所定の閾値を越えたものがあると、
前記スケジュールを変更してこの最大値が所定の閾値を
越えた記憶手段からのデータの読出し回数を増加させる
読出し制御手段とを備えている。

【０００７】

【作用】本発明によれば、非同期にデータが入力される
複数の記憶手段よりデータを読み出す際、通常の場合、
データ読出し手段は、複数の記憶手段のそれぞれからそ
れに記憶されているデータを所定のスケジュールで先に
記憶されたデータから順に所定量ずつ読み出す。しか
し、データ量検出手段で検出した複数の記憶手段の蓄積
データ量の最大値が所定の閾値より大きいことを最大値
検出手段が検出すると、読出し制御手段は、その記憶手
段よりデータを読み出す回数を多くするように、読出し
スケジュールを変更する。これにより、複数の記憶手段
の使用効率が向上する。

【０００８】

【実施例】次に添付図面を参照して本発明によるバッフ
ァ読出し方式の実施例を詳細に説明する。図１は、本発
明の実施例としてのATM 交換機におけるバッファ読出し
方式の概要を示すブロック図である。このATM 交換機
は、自己ルーティングスイッチ（図示せず）に収容され
た複数ｎ（ｎは自然数）の回線のそれぞれに対応してバ
ッファ11〜1nを有する。バッファ11〜1nは、それぞれの
入力側が入力線21〜2nに接続され、それぞれの出力側61
〜6nがバッファ読出し回路31に収容された出力バッファ
である。入力線21〜2nには、回線より非同期に到来する
所定の長さのセルのデータが現れる。バッファ11〜1n
は、入力線21〜2nよりそれぞれ入力されるセルのデータ
を到来順に一時蓄積する蓄積回路である。

【０００９】バッファ読出し回路31は、その出力が出力
線32に接続され、後述するスケジューラ33の制御の下に
各バッファ61〜6nからその蓄積データをファーストイン
ファーストアウトで出力線32へ読み出す回路である。ス
ケジューラ33は、接続線71〜7nによってバッファ11〜1n
に接続され、また制御線80によってバッファ読出し回路
31と接続されている。

【００１０】スケジューラ33は、バッファ11〜1nのそれ
ぞれに蓄積されているデータの量を制御線71〜7nを介し
て検出し、その結果に応じてバッファ11〜1nの読出し頻
度すなわちスケジュールを規定する指示を制御線80を介
してバッファ読出し回路31に与える回路である。より詳
細には、検出したバッファ11〜1nの蓄積データ量が所定
の閾値以下のときは、バッファ11〜1nのすべてからデー
タを所定周期で所定量だけ均等な機会に出力線32に読み
出す指示を制御線80を介してバッファ読出し回路31に与
え、また、バッファ11〜1nのうち蓄積されたデータ量が
この閾値を越えたものがあると、それらのバッファのう
ち蓄積データが最大のバッファについて読出し頻度すな
わち回数を増加する指示を制御線80を介してバッファ読
出し回路31に与える。この閾値は、本実施例では入力ポ
ート82に外部から与えられる。閾値は、これが設けられ
ていないとバッファ11〜1nのいずれにもデータがほとん
ど蓄積されていないときでも読出しスケジュールが変更
されてしまう事態を防止するために、設けられている。
ここで、用語「データ量」および「データ数」は、回線
に到来する固定長のセルの数の意味に用いる。

【００１１】図２は図１のスケジューラ33の構成を例示
したものである。スケジューラ33はバッファ読出し制御
部35を有し、バッファ読出し制御部35は、その出力が図
１のバッファ読出し回路31の制御線80に接続され、図１
のバッファ読出し回路31に読出しスケジュールを規定す
る指示する回路である。バッファ読出し制御部35にはデ
ータ計数回路41〜4nが接続線91〜9nによって接続され、
データ計数回路41〜4nは、図１のバッファ11〜1nからの
接続線71および7nにそれぞれ接続され、バッファ11〜1n
に蓄積されたデータの数を計数する回路である。データ
計数回路41〜4nはそれぞれ、前述の接続線91〜9nの他に
出力 101〜10n を有し、後者は最大値検出部51に接続さ
れている。データ計数回路41〜4nで計数された結果の値
は、それぞれ出力線 101〜10n から最大値検出部51へ出
力される。データ計数回路41〜4nはまた、それぞれ対応
するバッファ11〜1nに計数すべき蓄積データがない場
合、バッファが空きである旨を示す信号を接続線91〜9n
からバッファ読出し制御部35に出力する機能も有する。

【００１２】最大値検出部51は、各データ計数回路41〜
4nより得られるバッファ11〜1nの蓄積データ数のうちの
最大値を求め、バッファ11〜1nのうちその最大値に対応
するもののバッファ番号を識別する回路である。検出し
た最大値は出力53から出力され、またバッファ番号は出
力55から出力される。両出力53および55は、図示のよう
にバッファ読出し制御部35に接続されている。バッファ
読出し制御部35は、これらの入力53、55、および91〜9n
に応動して図１のバッファ読出し回路31に読出しスケジ
ュールを設定する機能を有する。その詳細は、後に詳述
する。

【００１３】次に、本実施例のバッファ読出し方式の動
作を説明する。図１において、バッファ11〜1nは、入力
線21〜2nより固定長のデータがランダムに入力する。バ
ッファ11〜1nは、入力線21〜2nよりそれぞれ入力される
セルのデータを到来順に一時蓄積する。バッファ読出し
回路31は、スケジューラ33の制御の下に各バッファ61〜
6nからその蓄積データをファーストインファーストアウ
トで出力線32へ読み出す。通常状態、すなわちスケジュ
ーラ33がバッファ11〜1nの蓄積データ量が所定の閾値以
下であると判定しているときは、読出し回路31は、バッ
ファ11〜1nのすべてからデータを所定周期で所定量だけ
均等な機会に出力線32に読み出す。スケジューラ33の図
２に示すデータ計数回路41〜4nは、それぞれ対応するバ
ッファ11〜1nに蓄積されたデータの数を監視し、これを
計数する。

【００１４】スケジューラによる読出しよりも大きな速
度でデータが入力するバッファには蓄積データが増加
し、データ入力が一時休止するバッファは空きになる。
データ計数回路41〜4nのいずれかがバッファ11〜1nのう
ちにそうして空きになったバッファを検出すると、空き
信号をその対応する出力9-からバッファ読出し制御部35
に出力する。バッファ読出し制御部35は、このように接
続線91〜9nのいずれかから空き信号を受けたときは、そ
の空きバッファの読出し機会を減少させるように読出し
スケジュールの変更を行なう。

【００１５】空きでないバッファに対応するデータ計数
回路は、その出力 101〜10n にそれぞれ計数したバッフ
ァ41〜4nのデータ数を出力する。説明をわかりやすくす
るために、以下の説明では、例えばシステム全体のバッ
ファ11〜1nの数ｎを２とし、すなわち入力線21〜2nが２
回線収容されているシステムについて説明する。たとえ
ばバッファ41に10個、バッファ42に２個のデータが蓄積
されると、対応するデータ計数回路41および42はそれぞ
れ、計数値「10」および「２」を最大値検出部51に出力
する。最大値検出部51は、データ計数回路41および42か
ら得た計数値を比較し、この例ではバッファ41の蓄積デ
ータ数「10」がバッファ42の蓄積データ数「２」より多
く、前者がこのシステムの最大値であると判別する。そ
こで、この最大値「10」を示す信号を制御線53に、また
その最大値がバッファ41に関連するものであることを示
す値「１」をバッファ番号として制御線55に出力し、こ
れらはバッファ読出し制御部35に入力される。バッファ
読出し制御部35は、バッファ41のデータ個数の最大値
「10」を接続線より設定された閾値と比較する。バッフ
ァ読出し制御部35は、前者が後者を越えたとき、その超
えたバッファについて読出し頻度を増すように読出しス
ケジュールの変更を行なう。 (1) データ個数の最大値が閾値を越えていない場合、バ
ッファ読出し制御部35は読出しスケジュールの変更を行
わない。ただし、空きバッファがあるときは、データ計
数回路41〜4nからの空き信号によって得られたその空き
バッファの番号を制御線80を通してバッファ読出し回路
31に出力し、バッファ読出し回路31にその空きバッファ
からの読出しをスキップさせる。つまり、出力線32の帯
域をその空きバッファに与えない。他の空きでないバッ
ファには帯域を与える。空きバッファの個数をａ（ただ
しａは０からｎまでの整数）とし、出力線32の帯域をＭ
とした場合に、空きでない各バッファの帯域Ｙは、ａが
ｎに等しくないかぎりY = M(n-a)で与えられる。 (2) データ個数の最大値が閾値を越えた場合、バースト
的な入力データの到来により、バッファ11〜1nのうち蓄
積データ数が最大を示すものの蓄積データ数が閾値を越
えると、バッファ読出し制御部35はそのバッファについ
て他に優先して読出しを行なうよう、制御線80を通して
読出し回路31に指示する。

【００１６】前述の例では、システムに２つのバッファ
41および42が設けられている場合、すなわちｎが「２」
に等しいシステムの場合、スケジューラ33は、本実施例
では２ｎ周期すなわち４回の読出しを１サイクルとして
読出しスケジュールを読出し回路31に設定する。そこ
で、蓄積データ数の最大値が閾値を越えいない通常の読
出しでは、読出し回路31は、２つのバッファ41および42
について、バッファ41から同42へ、同42から同41へ、ま
た同41から42へ、同42から同41へ、さらに同41から42へ
という順序に、均等な機会で所定周期で所定量だけデー
タを出力線32に読み出すように、スケジュールされる。

【００１７】たとえば、前述のようにバッファ41の蓄積
データ数の最大値「10」が閾値を越えている場合には、
バッファ読出し制御部35は、そのバッファ41についてデ
ータ読出しの頻度を増すような読出しスケジュールを読
出し回路31に設定する。より詳細には、バッファ41から
２回続けて読み出し、次にバッファ42から１回読み出
し、またバッファ41へ戻ってそれから２回続けて読み出
し、その後、バッファ42から１回読み出してバッファ41
へ戻り、それから２回続けて読み出すといったように、
閾値を超えた蓄積データ数が最大を示すバッファ41につ
いて他より高い読出しの頻度を与えてデータを出力線32
に読み出す。こように、スケジューラ33は、通常状態で
はバッファ42から読み出されたデータに割り当てるべき
出力線32の帯域の一部をバッファ41に割り当てるべく、
読出しスケジュールの変更を読出し回路31に指示する。
この変更された読出しスケジュールは、スケジューラ33
がバッファ41および42の蓄積データ数を常時監視するこ
とによって、バッファ41の蓄積データ数が閾値以下にな
るまで継続される。

【００１８】この場合に、仮にバッファ42の全帯域をバ
ッファ41に割り当ててしまうと、データがバッファ42に
入力されてから出力されるまでの待合せ時間が長くなる
可能性があり、とくに実時間性が要求される音声信号の
伝送では伝送品質を低下させる原因となるであろう。そ
のために、バッファ42の全帯域をバッファ41に割り当て
ることは行わない。帯域を減少されたバッファ42は、デ
ータが滞り易くなるが、もともと帯域を減少させる前に
は蓄積されていたデータ数が少なかったはずであるか
ら、帯域減少に起因するデータの廃棄は生じない。

【００１９】これまでの説明は、システムに２つのバッ
ファ41および42が設けられている場合についてであっ
た。本発明は、勿論このような場合のみに限定されるも
のではなく、多数のバッファ41〜4nが設けられているシ
ステムにも有効に適用される。たとえば、システムに３
つのバッファ41、42および43が設けられている場合、す
なわちｎが「３」に等しいシステムでは、２ｎ周期すな
わち６回の読出しが１サイクルである。すなわち読出し
スケジューラ33は、通常読出しでは、読出し回路31が３
つのバッファ41、42および43について、バッファ41から
同42へ、同42から同43へ、さらに同43から41へ戻り、そ
して同41から同42へ、さらに同42から43へという順序に
所定周期の読出しを行なうように設定する。蓄積データ
量の最大値を示すバッファのその最大値が閾値を越えた
場合には、バッファ41から同42へ、同42から同43へ、さ
らに同43から41へ戻ったのち、同41からの読出しを３周
期にわたって続けるという順序に所定周期の読出しを行
なう。このように６回で１サイクルの読出しを終わった
後は、再びバッファ41から順番に読出しを開始し、その
後に３周期にわたるバッファ41からの読出しを行なう。
こうして、６回で１周期の読出しサイクルを行なう。

【００２０】この実施例によれば、蓄積データ数の少な
いバッファの帯域の一部または全部を蓄積データ数の多
いバッファに一時的に割り当てることにより、バッファ
全体の使用効率を向上させ、これによってデータの廃棄
率を少なくすることができる。また、バッファ使用率の
向上によってバッファメモリを減少することができる。

【００２１】上述の実施例は、閾値がスケジューラ33に
外部より与えられるように構成されていた。しかし本発
明はこれに限定されることなく、たとえばバッファ読出
し制御部35に閾値を予め固定的に設定しておいてもよ
い。前述の実施例ではまた、バッファ41〜4nにおける蓄
積データ数の最大値が閾値を越えたときの読出しは、２
ｎ周期を１サイクルとしたが、この閾値を超えた最大値
のバッファの読出し回数を増加させるのであれば、他の
いかなる方法でもよい。さらに同実施例では、蓄積デー
タ数が最大値を示すバッファの読出し回数を増加させる
ようにスケジュールを変更したが、閾値を超えたすべて
のバッファについて読出し回数を所定のスケジュールで
増加させるように構成してもよい。

【００２２】本実施例はATM 交換機に適用されたバッフ
ァの読出し方式であったが、本発明は、これにのみに限
定されるものではなく、非同期にデータが入力されるバ
ッファからデータを読み出すシステムに広く適用するこ
とができる。

【００２３】

【発明の効果】このように本発明によれば、非同期にデ
ータが入力される複数のバッファの使用効率が向上す
る。これにより、データの廃棄率が低下し、従来より蓄
積容量の少ないメモリでもバッファを構成することがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるバッファ読出し方式の実施例を示
すブロック図である。

【図２】図１に示す実施例におけるスケジューラの構成
例を示すブロック図である。

【符号の説明】

11〜1n バッファ 21〜2n 入力線 31 バッファ読出し回路 32 出力線 33 スケジューラ 35 バッファ読出し制御部 41〜4n データ計数回路 51 最大値検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 隆 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非同期に入力されるデータを記憶する複
   数の記憶手段と、 該複数の記憶手段のそれぞれに記憶されているデータの
   量を検出するデータ量検出手段と、 該検出したデータ量の最大値を求める最大値検出手段
   と、 前記複数の記憶手段のそれぞれからそれに記憶されてい
   るデータを所定のスケジュールで先に記憶されたデータ
   から順に所定量ずつ読み出すデータ読出し手段と、 該読出し手段を制御し、前記複数の記憶手段のうち前記
   最大値が所定の閾値を越えたものがあると、前記スケジ
   ュールを変更して該最大値が所定の閾値を越えた記憶手
   段からのデータの読出し回数を増加させる読出し制御手
   段とを備えたことを特徴とするバッファ読出し方式。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のバッファ読出し方式に
   おいて、前記読出し制御手段は、前記最大値が前記閾値
   以下になるまで前記変更されたスケジュールを継続する
   ことを特徴とするバッファ読出し方式。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のバッファ読出し方式に
   おいて、前記データ量検出手段が前記複数の記憶手段の
   うちデータが記憶されていないものを検出すると、前記
   読出し制御手段は、前記読出し手段に該データが記憶さ
   れていない記憶手段からの読出し動作を休止させること
   を特徴とするバッファ読出し方式。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のバッファ読出し方式に
   おいて、前記記憶手段は、ＡＴＭ交換機においてデータ
   を出回線に出力するための出力バッファであることを特
   徴とするバッファ読出し方式。